Οι φυσικοί αποκαλύπτουν γιατί η ύλη κυριαρχεί στο σύμπαν
Η απάντησή τους είναι ότι ένα υποθετικό σωματίδιο, που ονομάζεται Axion, δεν ήταν τόσο βαρύ όσο προηγουμένως θεωρήθηκε. Οι ελαφρύτερες αξίες θα λειτουργούσαν ως λιγότερο καταλύτη, επιτρέποντας περισσότερο στην ύλη να επιβιώσει από το πρώιμο σύμπαν. "Ο λόγος για τον οποίο έχουμε σημασία στο σύμπαν έχει να κάνει με κάποια εξωτική αποσύνθεση αυτού του σωματιδίου που μοιάζει με το Axion", δήλωσε ο Peter Graham, επίκουρος καθηγητής φυσικής στο Πανεπιστήμιο του Τέξας στο Ώστιν. "Ο υπολογισμός μας ήταν ότι το άξονα ήταν αρκετά ελαφρύ για να παράγει λίγο από αυτή την αποσύνθεση και να αφήσει αρκετή ύλη να επιβιώσει".
Οι αξίες είναι υποθετικά στοιχειώδη σωματίδια που προβλέπονται ότι υπάρχουν ως λύση στο ισχυρό πρόβλημα CP, το οποίο είναι ένα θεωρητικό παζλ για το γιατί δεν υπάρχει ηλεκτρική διπολική στιγμή στα νετρόνια. Η θεωρία Peccei-Quinn προσφέρει μια απάντηση, υποδηλώνοντας ότι υπάρχουν άξονες και οι αλληλεπιδράσεις τους ακυρώνουν την ηλεκτρική διπολική στιγμή του νετρονίου.
Η ύπαρξη των εξουσιών έχει επιδιωχθεί ενεργά από τους φυσικούς και οι μάζες τους πιστεύεται ότι κυμαίνονται από 10^-36 έως 10^-26 ηλεκτρονικές βολτ. Η μάζα του άξονα καθορίζει την επίδρασή του στην εξέλιξη της ύλης στο πρώιμο σύμπαν. Οι βαριές αξίες θα οδηγούσαν σε γρήγορες ταλαντώσεις νετρονίων-αντιχονών, οι οποίες θα εξαντλούσαν γρήγορα την ύλη. Οι ελαφρύτερες αξίες θα επέτρεπαν σε περισσότερα πρωτόνια να επιβιώσουν, με αποτέλεσμα το σύμπαν που κυριαρχείται από το θέμα που παρατηρούμε σήμερα.
Για να διερευνήσει τη μάζα του Axion και την αλληλεπίδρασή του με τα φωτόνια, η ομάδα ερευνητών πραγματοποίησε προσομοιώσεις με υπερυπολογιστές στο Texas Advanced Computing Center (TACC). Διερεύνησαν ένα ευρύ φάσμα μάζων αξόνων και υπολογίζουν την πιθανότητα αλληλεπιδράσεων Axion-Photon.
Οι υπολογισμοί τους έδειξαν ότι για μια μάζα άξονα περίπου 10^-28 ηλεκτρονίων βολτ, η σύζευξη Axion-Photon ήταν αρκετά ισχυρή ώστε να προκαλέσει μια αργή εξέλιξη του συστήματος νετρονίων-αντεθών, διατηρώντας περισσότερο θέμα στο πρώιμο σύμπαν.
Αυτό το εύρημα ανοίγει νέες δυνατότητες για αναζητήσεις Axion, γεγονός που υποδηλώνει ότι τα πειράματα που χρησιμοποιούν οπτικές και ακτίνες ακτίνων Χ μπορεί να είναι σε θέση να διερευνούν τις μάζες αξόνων κοντά σε αυτό το εύρος.
Η μελέτη δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Physical Review Letters και περιελάμβανε συνεργασία με τον David Moore και τον Gordan Krnjaic του Ινστιτούτου Κοσμολογικής Φυσικής Kavli στο Πανεπιστήμιο του Σικάγο. Το έργο υποστηρίχθηκε από το Υπουργείο Ενέργειας, το Εθνικό Ίδρυμα Επιστημών και το Ίδρυμα Alfred P. Sloan.
